2021-2022學(xué)年下學(xué)期高一物理暑假鞏固練習(xí)3 萬有引力與宇宙航行-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

一、選擇題：第1～6題為單選題，第7～10題為多選題。1．下列說法正確的是（　?。?/span>A．由開普勒第一定律可知，所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動B．由F＝G可知，當(dāng)R趨于零時(shí)萬有引力趨于無限大C．德國天文學(xué)家開普勒對他的導(dǎo)師——第谷觀測的行星數(shù)據(jù)進(jìn)行了多年研究，得出了開普勒三大行星運(yùn)動定律D．由開普勒第三定律可知，所有行星軌道半長抽的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即＝k，其中k與行星有關(guān)2．據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在圍繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星有1000多顆，若這些衛(wèi)星都做圓周運(yùn)動，地球表面的重力加速度為g，對于這些衛(wèi)星，下列說法正確的是（　?。?/span>A．做圓周運(yùn)動的圓心在地軸上即可B．可以定點(diǎn)在北京上空C．軌道半徑越大，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的周期越大D．軌道半徑越大，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的線速度越大3．發(fā)射月球探測器時(shí)，探測器從地球表面發(fā)射升空后，要經(jīng)過多次變軌最終進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，圖中軌道Ⅰ、Ⅱ是探測器繞地球運(yùn)行的橢圓軌道，Ⅲ為地月轉(zhuǎn)移軌道，下列說法正確的是（　　）A．探測器在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點(diǎn)的速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點(diǎn)的速度B．探測器在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度大小等于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度大小C．探測器在軌道Ⅱ上從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)，速度、加速度都會增大D．探測器在軌道Ⅲ上的速度大于第二宇宙速度4．如圖所示，甲是地球赤道上的一個(gè)物體，乙是“神舟十三號”宇宙飛船（繞地運(yùn)行周期為90 min），丙是地球的同步衛(wèi)星，它們運(yùn)行的軌道示意圖如圖所示，它們都繞地心做勻速圓周運(yùn)動。下列說法錯誤的是（　?。?/span>A．它們運(yùn)動的周期大小關(guān)系是T甲=T丙＞T乙B．它們運(yùn)動的向心加速度大小關(guān)系是a乙＞a丙＞a甲C．衛(wèi)星乙的運(yùn)行速度小于地球的第一宇宙速度D．同步衛(wèi)星丙的運(yùn)行速度大于地球的第一宇宙速度5．2021年10月16日“神舟十三號”載人飛船成功進(jìn)入預(yù)定軌道，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空，11月8日，航天員王亞平成功出艙作業(yè)，成為中國女航天員太空行走第一人。如圖為王亞平在空間站外面進(jìn)行操作的畫面，“神舟十三號”飛船繞地心做勻速圓周運(yùn)動，下列說法正確的是（　?。?/span>A．“神舟十三號”飛船的發(fā)射速度大于第二宇宙速度B．航天員此時(shí)處于完全失重狀態(tài)，故不受地球的引力作用C．若航天員與連接空間站的安全繩脫落，航天員會立刻高速飛離空間站D．若已知該飛船在軌運(yùn)行周期、軌道半徑及引力常量，則可估算出地球的質(zhì)量6．宇宙中半徑均為R0的兩顆恒星S1、S2，相距無限遠(yuǎn)。若干行星分別環(huán)繞恒星S1、S2運(yùn)動的公轉(zhuǎn)周期平方T2與公轉(zhuǎn)半徑立方r3的規(guī)律如圖所示。不考慮兩恒星的自轉(zhuǎn)，則（　?。?/span>A．S1的質(zhì)量小于S2的質(zhì)量B．S1的密度等于S2的密度C．S1表面的環(huán)繞速度大于S2表面的環(huán)繞速度D．S1表面的重力加速度小于S2表面的重力加速度7．如圖所示，A、B、C分別為太陽、地球和月球，地球繞太陽運(yùn)動的軌道形狀為橢圓，P點(diǎn)為近日點(diǎn)，到太陽的距離為R1，Q點(diǎn)為遠(yuǎn)日點(diǎn)，到太陽的距離為R2，地球公轉(zhuǎn)周期為T；月球繞地球的運(yùn)動可視為勻速圓周運(yùn)動忽略太陽對月球的引力，月球運(yùn)行軌道半徑為r，月球公轉(zhuǎn)周期為t。則（　?。?/span>A．相同時(shí)間內(nèi)，月球與地球的連線掃過的面積等于地球與太陽連線掃過的面積B．地球在P點(diǎn)和Q點(diǎn)的速率之比C．地球從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)的過程中，動能一直變小D．由開普勒第三定律可知，k為常數(shù) 8．電影《火星救援》的熱映，激起了人們對火星的關(guān)注。若宇航員在火星表面將小球豎直上拋，取拋出位置O點(diǎn)的位移x=0，從小球拋出開始計(jì)時(shí)，以豎直向上為正方向，小球運(yùn)動的-t圖像如圖所示（其中a、b均為已知量）。忽略火星的自轉(zhuǎn)，且將其視為半徑為R的勻質(zhì)球體，引力常量為G。則下列分析正確的是（　?。?/span>A．小球豎直上拋的初速度為2aB．小球從O 點(diǎn)上升的最大高度為C．火星的質(zhì)量為D．火星的第一宇宙速度為9．A、B兩顆衛(wèi)星在同一平面內(nèi)沿同一方向繞地球做勻速圓周運(yùn)動，它們之間的距離Δr隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，不考慮A、B之間的萬有引力，已知地球的半徑為0.8r，萬有引力常量為G，衛(wèi)星A的線速度大于衛(wèi)星B的線速度，則以下說法正確的是（　　）A．衛(wèi)星A的發(fā)射速度可能大于第二宇宙速度B．地球的第一宇宙速度為C．地球的密度為D．衛(wèi)星A的加速度大小為10．如圖所示，恒星A、B構(gòu)成的雙星系統(tǒng)繞點(diǎn)O做順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動周期為T1，它們的軌道半徑分別為RA、RB，RA＜RB。C為B的衛(wèi)星，繞B做逆時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動，周期為T2，忽略A與C之間的引力，且A與B之間的引力遠(yuǎn)大于C與B之間的引力。萬有引力常量為G，則以下說法正確的是（　?。?/span>A．若知道C的軌道半徑，則可求出C的質(zhì)量B．恒星B的質(zhì)量為C．若A也有一顆運(yùn)動周期為T2的衛(wèi)星，則其軌道半徑一定小于C的軌道半徑D．設(shè)A、B、C三星由圖示位置到再次共線的時(shí)間為t，則二、非選擇題11．預(yù)計(jì)我國將在2030年前后實(shí)施航天員登月計(jì)劃，航天員乘飛船登月后將進(jìn)行一系列的科學(xué)探測與實(shí)驗(yàn)。若宇航員在月球表面用測力計(jì)測得質(zhì)量為m0的物塊重力為G0，已知引力常量為G，月球的半徑為R，求：(1)月球的質(zhì)量；(2)宇航員乘飛船貼著月球表面運(yùn)行一周所用的時(shí)間。12．如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星。另一衛(wèi)星B的圓形軌道也位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h。已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。求：(1)同步衛(wèi)星A離地面的高度H；(2)求衛(wèi)星B的運(yùn)行的角速度為ωB；(3)如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（O、B、A在同一直線上），則至少經(jīng)過多長時(shí)間，他們再一次相距最近？
1．【答案】C【解析】由開普勒第一定律可知，所有行星各自繞太陽運(yùn)行的軌跡為橢圓，太陽在所有橢圓軌道的一個(gè)公共焦點(diǎn)上，但各行星不在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動，故A錯誤；當(dāng)R趨于零時(shí)，萬有引力公式不再適用，故B錯誤；德國天文學(xué)家開普勒對他的導(dǎo)師——第谷觀測的行星數(shù)據(jù)進(jìn)行了多年研究，得出了開普勒三大行星運(yùn)動定律，故C正確；由開普勒第三定律可知，所有行星軌道半長抽的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即＝k，其中k與中心天體有關(guān)，與行星無關(guān)，故D錯誤。2．【答案】C【解析】衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的圓心必須在地心，A項(xiàng)錯誤；如果要定點(diǎn)，只能定點(diǎn)在赤道上空，B項(xiàng)錯誤；由可知，軌道半徑越大，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的周期越大，C項(xiàng)正確；由可知，軌道半徑越大，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的線速度越小，D項(xiàng)錯誤。3．【答案】B【解析】探測器在P點(diǎn)，從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ做離心運(yùn)動，要加速，A項(xiàng)錯誤；由可知，探測器在P點(diǎn)，不管經(jīng)過哪個(gè)軌道，加速度大小相等，B項(xiàng)正確；在軌道Ⅱ上從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)，地球的引力與速度的夾角大于，因此引力對探測器的運(yùn)動有阻礙作用，速度會變小，由于引力變小，因此加速度也變小，C項(xiàng)錯誤；由于探測器在軌道Ⅲ上運(yùn)行時(shí)，始終在地球的引力范圍內(nèi)，因此速度不會大于第二宇宙速度，D項(xiàng)錯誤。4．【答案】D【解析】依題意，甲和丙的周期相同，即，故A正確；根據(jù)，解得，可得，根據(jù)，可得，則有，故B正確；地球的第一宇宙速度是所有衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度，所以衛(wèi)星乙的運(yùn)行速度和同步衛(wèi)星丙的運(yùn)行速度均小于地球的第一宇宙速度，故C正確，D錯誤。本題選錯誤的，故選D。5．【答案】D【解析】第二宇宙速度是逃逸出地球引力場的最小速度，所以“神舟十三號”飛船的發(fā)射速度小于第二宇宙速度，故A錯誤；航天員仍受到地球引力作用，由于萬有引力完全用來提供圓周運(yùn)動所需的向心力，所以航天員此時(shí)處于完全失重狀態(tài)，故B錯誤；若航天員與連接空間站的安全繩脫落，航天員繼續(xù)繞地球做勻速圓周運(yùn)動，故C錯誤；若已知該飛船在軌運(yùn)行周期、軌道半徑及引力常量，根據(jù)，可得地球的質(zhì)量，故D正確。6．【答案】C【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力得，，根據(jù)圖象可知S1的比較大，所以行星S1的質(zhì)量大于行星S2的質(zhì)量，故A正確；由圖可知，兩星球的半徑相等，則體積相等，根據(jù)可得S1的密度大于S2的密度，故B錯誤；根據(jù)可得，可知S1表面的環(huán)繞速度大于S2表面的環(huán)繞速度，故C正確；根據(jù)，可得，可知S1表面的重力加速度大于S2表面的重力加速度，故D錯誤。7．【答案】BC【解析】由開普勒第二定律可知，任意一個(gè)行星與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，是針對同一中心天體而言的，A錯誤；由開普勒第二定律可知相同時(shí)間內(nèi)，地球在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)與太陽的連線掃過的面積相等，有，所以，B正確；地球從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)的過程中，機(jī)械能守恒，引力勢能越來越大，故動能一直變小，C正確；由開普勒第三定律可知，所有行星的軌道半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，是針對同一中心天體而言的，而月球繞著地球轉(zhuǎn)，地球繞著太陽轉(zhuǎn)，中心天體不同，D錯誤。8．【答案】BC【解析】根據(jù)，可得，由圖像可知v0=a，，即，A錯誤；小球從O 點(diǎn)上升的最大高度，B正確；根據(jù)，可得火星的質(zhì)量，C正確；根據(jù)，火星的第一宇宙速度，D錯誤。9．【答案】BD【解析】人造地球衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的發(fā)射速度應(yīng)大于等于第一宇宙速度，又小于第二宇宙速度，故衛(wèi)星A的發(fā)射速度不可能大于第二宇宙速度，A錯誤；設(shè)衛(wèi)星A的軌道半徑為，衛(wèi)星B的軌道半徑為，結(jié)合圖像有，，解得，，設(shè)衛(wèi)星A繞地球做勻速圓周的周期為，則有，解得，設(shè)衛(wèi)星B繞地球做勻速圓周的周期為，則有，解得，由圖像可知每經(jīng)過，兩衛(wèi)星再一次相距最近，則有，聯(lián)立解得，則地球質(zhì)量，設(shè)地球的第一宇宙速度為，則有，解得，B正確；設(shè)地球密度為，則有，解得，C錯誤；設(shè)衛(wèi)星A的加速度大小為，則有，解得，D正確。10．【答案】BD【解析】在知道C的軌道半徑和周期的情況下，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律列方程只能求解B的質(zhì)量，無法求解C的質(zhì)量，故A錯誤；在A、B組成的雙星系統(tǒng)中，對A根據(jù)牛頓第二定律有，解得，故B正確；若A也有一顆運(yùn)動周期為T2的衛(wèi)星，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r，則根據(jù)牛頓第二定律，解得，同理可得C的軌道半徑為，對A、B組成的雙星系統(tǒng)有，因?yàn)?/span>，所以，則，故C錯誤；如圖所示，A、B、C三星由圖示位置到再次共線時(shí)，A、B轉(zhuǎn)過的圓心角與C轉(zhuǎn)過的圓心角互補(bǔ)，則，解得，故D正確。11．【解析】(1)設(shè)月球的質(zhì)量為M，根據(jù)題意有解得。(2)設(shè)乘飛船貼著月球表面運(yùn)行一周所用的時(shí)間為T，根據(jù)萬有引力提供向心力有解得。12．【解析】(1)根據(jù)題意可知，A是地球的同步衛(wèi)星，則A的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相等為，設(shè)地球的質(zhì)量為，根據(jù)萬有引力提供向心力有又有物體在地球表面的重力等于物體受到的萬有引力，則聯(lián)立解得。(2)根據(jù)萬有引力提供向心力有又有聯(lián)立解得。(3)設(shè)至少經(jīng)過時(shí)間t，他們再一次相距最近，根據(jù)題意有代入數(shù)據(jù)解得。

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